土壤细菌如何获得抗生素抗性基因?
当土壤微生物暴露于低水平抗生素时,那些具有竞争性生活方式的微生物——生长快、资源利用效率高——往往更占优势,并携带更多抗生素抗性基因。在一项研究中,研究人员用不同浓度的土霉素培养土壤微生物群,发现中等浓度(0.1 和 0.5 mg/L)下,抗生素抗性基因的总丰度增加最多[1]。这表明,在亚抑制浓度的抗生素胁迫下,已经携带某些抗性基因的细菌获得了生长优势,从而使整个群落拥有更多抗性特征。
研究进一步表明,抗生素抗性基因的增加与细菌的生长策略有关:底物利用能力更强、生长更快的微生物携带更多抗生素抗性基因,群落的遗传特征也转向资源获取和能量产生[1]。这是一个物种获得遗传特征的例子,但并非从零开始获得新基因,而是通过选择已有的抗性基因实现的——这一过程可以看作种群内部的一种特征富集。
哪些遗传适应帮助北极硅藻在极端光照下生存?
北极硅藻(Thalassiosira gravida)演化出了可能让它们在极地栖息地占据优势的遗传特征。与亲缘关系较近的温带硅藻相比,北极品系偏好 24 小时光照,最适温度更低(10.3°C 对 18.4°C)[2]。更重要的是,一项针对趋同氨基酸替换——遗传适应的标志——的筛查发现了 26 个具有栖息地特异性变化的候选基因,包括 DNA 聚合酶亚基和转录因子[2]。这些遗传特征在北极硅藻中尤为丰富,可能带来仅靠生理测试无法揭示的竞争优势,并可能阻碍温带硅藻在北极定殖[2]。
物种能通过交换基因或杂交获得特征吗?
在海洋细菌内共生杆菌属中,基因组测序显示,它们通过感染或其他基因转移方式,从多种来源获得了原噬菌体——整合到基因组中的病毒 DNA[4]。这是物种通过水平基因转移获得新遗传物质的明确案例。此外,这些细菌编码巨型蛋白(15–65 kbp),可聚集成与抗菌肽合成、外毒素产生和细胞黏附相关的组群,这些可能是演化过程中获得的新特征[4]。
在袖蝶属蝴蝶中,研究者研究了导致生殖隔离的特征之间的遗传关联,显示分化特征如何积累并促进物种形成[5]。虽然摘要没有详述具体的新特征,但它强调遗传架构可以将使物种保持隔离的特征聚集在一起,这与物种如何获得或维持独特遗传特征有关。同样,对黄单胞菌属细菌的基因组测序发现了新的遗传特征,例如合成冠菌素类化合物的基因和一个非典型鞭毛基因簇,这引发了关于其演化和致病性的问题[3]。
本文引用的文献
微生物竞争性生长方式促进土壤微生物群中抗生素抗性基因增加:基于遗传特征的见解
暴露于中等抗生素浓度的土壤微生物中,抗生素抗性基因丰度增加,这与细菌的竞争性生长方式和生长特征有关。
成为北极意味着什么?北极适应型和温带适应型硅藻的功能与遗传特征
北极硅藻具有遗传适应,包括 26 个带有栖息地特异性氨基酸替换的候选基因,这些适应可能在极地光照条件下提供竞争优势。
三个分支 1 黄单胞菌的完整基因组测序揭示 <i>黄单胞菌属</i> 的新遗传特征
对三个新黄单胞菌属物种的完整基因组测序揭示了新的遗传特征,包括合成冠菌素类化合物的基因和一个非典型鞭毛基因簇。
通过全面比较基因组学揭示 <i>内共生杆菌属</i> 物种不寻常的生态功能特征
内共生杆菌属细菌通过基因转移获得了原噬菌体,并编码与抗菌肽合成、外毒素产生和细胞黏附相关的巨型蛋白。
袖蝶属蝴蝶中导致生殖隔离的特征之间存在广泛的遗传关联
袖蝶属蝴蝶中导致生殖隔离的特征之间的遗传关联表明,分化特征可以聚集并促进物种形成。
